Análise de Difração de Raios X: Princípios e Aplicações para investigação das estruturas dos Materiais de Engenharia.

BC1105 – MATERIAIS E SUAS PROPRIEDADES

Experimento 1- Análise de Difração de Raios X: Princípios e Aplicações para investigação das estruturas dos Materiais de Engenharia.

Grupo -2

Davi S. S. Nagazawa 21028911

Leonardo Rodrigues Pereira 21046413

Yuri F.S. Campos 11096113

Thiago A de Carvalho 11101011

Paula Fernanda de S Oliveira 21064913

Yuri Lacerda Ferreira 21008010

Renata Canal de carvalho 21034110

Prof. Dra. Juliana Daguano

São Bernardo

1º Quadrimestre de 2016

SUMÁRIO

RESUMO 3

INTRODUÇAO.....................................................................................................3

OBJETIVO...........................................................................................................6

MATERIAS E METODO 6

RESULTADOS E DISCUSSÃO 7

QUESTIONÁRIO................................................................................................11

CONCLUSÃO 10

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 11

APENDICE 12

RESUMO

O presente trabalho buscou avaliar as estruturas de materiais usando o método de análise de Difração de Raio X.

Usando um difratômetro de raio X, foram levantados os dados como a intensidade em função do ângulo 2θ. Com esses dados plotamos o difratograma de raio X e aplicando os conceitos da análise, através da lei de Bragg foi determinada a da distancia interplanar do elemento com o resultado obtido podemos encontrar qual estrutura o elemento possui para então calcularmos o valor do parâmetro de rede o qual esta relacionado com o raio atômico do elemento , assim ao compararmos os resultado obtidos com os dados fornecidos pela literatura que o elemento analisado foi o ouro (Au).

Introdução

A análise de Difração de Raios X é uma ferramenta usada para identificar a estrutura atômica e molecular de um cristal. Sabe-se que esse método consiste em avaliar uma fração do feixe de raio x incidente que é disperso (difratado) em várias direções após colidir com elétrons associados a cada átomo ou íon da rede cristalina do material sólido estudado. Assim ao medir os ângulos e intensidades dos feixes difratados, é possível produzir uma imagem tridimensional da densidade de elétrons dentro do cristal (Filho,Darleison R.B.2015, p.4).

O difratômetro consiste de uma fonte de radiação, uma fonte de raio X, um filtro monocromador, a amostra e um detector RX. Num aparelho mais complexo, um goniómetro pode também ser usado para o ajuste preciso da amostra e as posições do detector. Quando um detector RX de área é utilizado para monitorar a radiação difratada é colocado um conjunto colimadores e uma fenda de espalhamento é geralmente necessário para parar o feixe primário, muito intenso, e que não foi difratado pela amostra, pois caso contrário o detector pode ser danificado.

E por fim os raios-X, fonte na forma de radiação eletromagnética com alta energia e pequeno comprimento de onda, da ordem dos espaçamentos atômicos dos sólidos.

Os raios-X são gerados aplicando uma fonte de alta voltagem no cátodo e o ânodo de um filamento de tungstênio localizado dentro de um tubo de vidro com vácuo. O filamento é aquecido e libera elétrons por emissão termo-iônica.

Esses elétrons são acelerados e atinge um alvo onde 98% da energia é convertida em calor e 2% em raio X (Prática 1: Difração de raios X – DRX, 2016, slide. 7).

O esquema geral do tubo de raios-X é apresentado na figura 2.

Figura 2: Tubo de raio X

Os materiais usados no ânodo podem variar conforme aplicação. Os mais comuns são o Cu, Cr, Fe e Mo (Tabela 1).

Tabela 1: Características de anodos mais comuns.

O físico alemão Max Von Laue (1879-1960) foi o primeiro cientista a utilizar os raios X para o estudo de fenômenos de difração em cristais. Por sua descoberta ele foi laureado com o Nobel de Física em 1914. No ano seguinte, o prêmio foi dado a William Henry Bragg e William Lawrence Bragg por seus trabalhos sobre o estudo da estrutura cristalina por difração de raios X (Roteiro de Aula Pratica, 2016, p. 2).

Ao analisar a estrutura cristalina dos compostos, é possível perceber a presença de diversos planos paralelos contendo átomos ou partículas muito pequenas. Esses átomos são responsáveis por causar a reflexão em uma parte dos raios X. O princípio da difração de raios X é o fenômeno em que, mesmo que incida sobre uma superfície cristalina, tais ondas têm a capacidade de atravessá-la e, a partir de diferentes reflexões com as diferentes camadas dos planos dos átomos, interagir com as ondas refletidas anteriormente e causar interferências.

O que a lei de Bragg prevê é a relação entre a interferência de diferentes feixes e a distância entre os planos de átomos do cristalino.

Figura 1: Representação da propagação de diferentes feixes de raios X incidindo sobre um cristal. Um dos feixes é refletido no primeiro plano, enquanto o segundo é refletido no segundo.

Assim a lei de Bragg foi constituída:

n*λ = 2*d*sin θ

Equação 1: Lei de Bragg

Onde:

- d é o espaçamento entre os planos de difração